Учебное пособие: Трехфазные электрические цепи, электрические машины, измерения электрической энергии, электрического освещения, выпрямления переменного тока

Pезультаты измерений и вычислений занести в таблицу 3.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования напряжения и тока при неизменной частоте.

Процесс преобразования энергии называется трансформацией .

Трансформатор может быть повышающим и понижающим. По числу фаз различают трансформаторы однофазные и трехфазные. Однофазный трансформатор (двухобмоточный) состоит из двух обмоток, намотанных на сердечник, который

набирается из тонких листов электротехнической стали, что уменьшает потери энергии от вихревых токов. Листы изолируются друг от друга лаком или оксидной пленкой.

Обмотка, к которой подается напряжение, называется первичной .

Обмотка, к которой подключается нагрузка, называется вторичной .

Каждый трансформатор имеет щиток, на котором указываются следующие основные номинальные данные:

номинальная мощность S_Н (кВА);

номинальные напряжения на зажимах первичной и вторичной обмоток U_1н и U_2н ;

номинальные токи I_1н и I_2н , частота f, напряжение короткого замыкания U_к .

Номинальными называются такие величины мощности, напряжения и тока, при которых в трансформаторе наступает тепловое равновесие при температуре нагрева обмоток, не вызывающего разрушения изоляции. Так, для современных силовых трансформаторов номинальные мощность и ток принимаются такими, при которых тепловое равновесие наступает при температуре окружающей среды 35°С.

ОПЫТ ХОЛОСТОГО ХОДА ТРАНСФОРМАТОРА

Холостой ход трансформатора - это такой режим его работы, при котором к зажимам первичной обмотки подводится номинальное напряжение, а вторичная обмотка разомкнута.

Из опыта холостого хода можно определить коэффициент трансформации , как отношение ЭДС первичной обмотки к ЭДС вторичной обмотки:

где W₁ и W₂ - число витков первичной и вторичной обмоток.

Ток холостого хода трансформатора составляет от 2,5 до 10% от номинального, поэтому падением напряжения на первичной обмотке можно пренебречь и считать приближенно U₁ =E₁ , а E₂ =U₂ . Тогда

где U_{2 0 -} напряжение на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе, т.е. коэффициент трансформации - отношение напряжения на зажимах обмоток трансформатора в режиме холостого хода . Мощность трансформатора в этом режиме затрачивается на возмещение потерь на перемагничивание магнитопровода (гистерезис) и на нагрев магнитопровода вихревыми токами:

Pо=P_г +P_вт .

Полная мощность S = U_1. I₁

Коэффициент мощности при холостом ходе:

Таким образом, опыт холостого хода дает возможность определить коэффициент трансформации n, потери в стали сердечника и угол потерь в стали: d= (90-j₀ ).

ОПЫТ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Из опыта короткого замыкания трансформатора можно определить сопротивление обмоток, напряжение короткого замыкания и потери в меди (в обмотках).

Опыт короткого замыкания производится следующим образом. Вторичная обмотка замыкается накоротко через амперметр, на первичную обмотку подается напряжение, пониженное до такой величины, при которой токи в обмотках равны номинальным. Это напряжение называется напряжением короткого замыкания U_к . Мощность в режиме короткого замыкания расходуется на нагрев обмоток, т.е. на потери в меди: